Вопросы для самоконтроля

1. Что такое свободные колебания?

2. Что такое вынужденныеколебания?

3. Что такое резонанс?

4. Применение резонанса в профессии.

Тема 11: Волновые явления

План:

1. Волновые явления.

2. Характеристики волны.

3. Интерференция, дифракция и поляризация механических волн.

Вопрос 1. Волновые явления. Отдельные частицы любого тела -твердого, жидкого или газообразного — взаимодействуют друг с другом. Поэтому если какая-либо частица тела начинает совершать колебательные движения, то в результате взаимодействия между частицами это движение начинает с некоторой скоростью распространяться во все стороны. Волна — это колебания, распространяющиеся в пространстве с течением времени.

В воздухе, твердых телах и внутри жидкостей механические волны возникают благодаря действию сил упругости. Эти силы осуществляют связь между отдельными частями тела. Образование волн на поверхности воды вызывают сила тяжести и сила поверхностного натяжения. При возбуждении волны происходит процесс распространения колебаний, но не перенос вещества. Возникшие в каком-то месте колебания воды, например от брошенного камня, передаются соседним участкам и постепенно распространяются во все стороны, вовлекая в колебательные движения все новые и новые частицы среды.

Вопрос 2. Характеристики волны. Амплитуда колебаний (лат. amplitude — величина) — это наибольшее отклонение колеблющегося тела от положения равновесия. Для маятника это максимальное расстояние, на которое удаляется шарик от своего положения равновесия Для колебаний с малыми амплитудами за такое расстояние можно принимать как длину дуги 01 или 02, так и длины этих отрезков.

Амплитуда колебаний измеряется в единицах длины — метрах, сантиметрах и т. д. На графике колебаний амплитуда определяется как максимальная (по модулю) ордината синусоидальной кривой, (см. рис. ниже).

Период колебаний — это наименьший промежуток времени, через который система, совершающая колебания, снова возвращается в то же состояние, в котором она находилась в начальный момент времени, выбранный произвольно. Другими словами, период колебаний (Т) — это время, за которое совершается одно полное колебание. За полный период колебаний, таким образом, тело проходит путь, равный четы­рем амплитудам. 

Частота колебаний — это число колебаний, совершаемых за единицу времени, например, за 1 с. Единица частоты в СИ названа герцем (Гц) в честь немецкого физика Г. Герца (1857-1894). Если частота колебаний (v) равна 1Гц, то это значит, что за каждую секунду совершается одно колебание. Частота и период колебаний связаны соотношениями: В теории колебаний пользуются также понятием циклической, или круговой частоты ω. Она связана с обычной частотой v и периодом колебаний Т соотношениями: Циклическая частота — это число колебаний, совершаемых за 2π секунд.